Considerações para soldagem orbital em aplicações de tubulação de bioprocesso

Nota do editor: A Pharmaceutical Online tem o prazer de apresentar este artigo de quatro partes sobre soldagem orbital para tubulação de bioprocesso pela especialista da indústria Barbara Henon da Arc Machines. Este artigo foi adaptado de uma palestra proferida no final do ano passado pelo Dr. Henon em uma reunião da ASME.

ConteúdoCronogramas de Soldagem: Determinação de Variáveis ​​ProgramáveisTempos de PulsoCritérios para Aceitação de Soldagem

Cronogramas de Soldagem: Determinação de Variáveis ​​Programáveis

RPM. As soldas de tubo de fusão de passagem única são normalmente feitas a uma velocidade de deslocamento do arco de 4-7 pol. por minuto (IPM). A velocidade de deslocamento em pol. por minuto deve ser convertida em velocidade rotacional em revoluções por minuto (RPM). Assim, para um tubo de 1 pol. de diâmetro (OD), uma velocidade de deslocamento de 5 pol. equivaleria a 1,6 RPM.

Tempo por nível. O tempo de arco da solda incluiria o tempo de atraso da rotação, mais o tempo para fazer 1 revolução na RPM especificada, mais o tempo adicional necessário para percorrer uma distância equivalente a duas vezes a espessura da parede do tubo para amarrar a solda. A 1,6 RPM, o tempo necessário para dar uma volta no tubo seria de 60 segundos dividido por 1,6 RPM ou 37,5 segundos. O tempo total de cerca de 40 segundos seria necessário para completar a solda. O tempo total é dividido pelo número de níveis no programa de soldagem para obter o tempo por nível. Isso seria 10 segundos por nível para uma solda de 4 níveis ou cerca de 6,7 segundos por nível para uma solda de 6 níveis.

Corrente de soldagem para aço inoxidável 316L. A uma velocidade de deslocamento de 5 IPM, leva cerca de um ampere de corrente de soldagem para cada 0,001 pol. de espessura da parede para a amperagem inicial (primária) no primeiro nível. Com a soldagem por arco pulsado, todas as outras correntes de soldagem podem ser derivadas da amperagem de primeiro nível. A corrente de fundo seria cerca de 30% dos amplificadores primários para o nível 1, enquanto a corrente no último nível seria cerca de 80% do primeiro nível. Este é o resultado do acúmulo de calor no tubo, de modo que cerca de 20% menos corrente é necessária para a penetração no final da solda do que no início. A quantidade de redução de corrente por nível dependeria do número de níveis, sendo possível uma redução mais gradual com um número maior de níveis.

Atraso de rotação. Depois que o arco é iniciado, mas antes do início da rotação, o arco é mantido em um ponto para acumular calor suficiente para a penetração. Isso é especialmente importante para uma solda de passe único, onde a falha em atingir a penetração no início da solda pode resultar em falta de fusão no tie-in.

tempos de pulso

Os tempos do pulso primário e do pulso de fundo controlam o espaçamento entre os cordões de solda. Tempos de pulso mais longos aumentam o espaçamento do grânulo. Na soldagem por etapas ou sincronizada, o pulso "baixo" ou "de fundo" determina o espaçamento do cordão de solda, enquanto o tempo de pulso "alto" ou "primário" pode ser usado em conjunto com a corrente de soldagem para controlar a penetração. Em tubos de paredes finas, as soldas podem ser feitas sem corrente pulsada. Para tubos pequenos, os tempos de pulso são geralmente de 0,1 a 0,2 segundos ou menos. Os tempos de pulso são significativamente mais longos para soldas STEP. Para uma solda de arco pulsado, os cordões de solda devem se sobrepor em 60-80% no diâmetro externo e não menos que 50% no diâmetro interno.

Critérios para Aceitação de Solda

A norma ASME Bioprocess Equipment Standard (ASME BPE-97) foi publicada em novembro de 1997. Antes dessa época, os sistemas de tubulação farmacêutica eram tradicionalmente instalados usando as normas sanitárias 3A como diretrizes para fabricação. Os procedimentos de soldagem e o pessoal podem ter sido certificados pela Seção IX da Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) do Código de Vasos de Pressão e Caldeiras e talvez tenham seguido as diretrizes de critérios de soldagem listadas no Código ASME B 31.3 para Tubulação de Pressão, pela qual as soldas são avaliadas visualmente para não ter falta de fusão, nenhuma evidência de escória ou porosidade na superfície, com limites estritos para penetração incompleta, rebaixo, concavidade ID (sucção ou sucção) etc. Para atender a esses códigos, uma solda O procedimento deve ser estabelecido e as soldas de teste submetidas a testes de flexão para mostrar que a junta é dúctil e testes de tração para mostrar que a solda atende à resistência à tração mínima para o material. A radiografia também pode ser necessária. Esses testes foram projetados para determinar a integridade mecânica das soldas e a capacidade do pessoal de solda para fazer as soldas. Esses códigos e normas foram escritos para soldagem manual e é perfeitamente possível instalar um sistema de tubulação para atender a esses critérios usando técnicas de soldagem manual. A soldagem de acordo com esses códigos destina-se a garantir a operação segura do sistema soldado, mas pouca consideração é dada à aparência cosmética e suavidade das soldas que irão, de fato, afetar a adequação do sistema de tubulação para uso biofarmacêutico.